Строго говоря, истинная форма поверхности Земли с ее неровностя­ми и непрерывным изменением во времени бесконечно сложна. Опре­делить ее для каждого момента времени практически невозможно, да и не нужно. Геодезисты ввели понятие «геоид» — воображаемая поверхность, достаточно точно отображающая реальную поверхность нашей планеты и в то же время доступная для практического изу­чения.

Буквально «геоид»—это «земноподобный». Это поверхность, ко­торая приближенно совпадает со спокойной поверхностью Мирового океана и перпендикулярами к которой в каждой ее точке служат отвесные линии. Продолжив эту поверхность под материками так, чтобы во всех точках она оставалась уровеиной, т. е. перпендикулярной к отвесной линии, получим полную поверхность геоида.

Для наглядности приведем пример, предложенный еще Ньюто­ном. Вообразим, что материки пересечены множеством каналов, со­единяющихся с морями и океанами. Тогда поверхность воды в этих каналах будет совпадать с воображаемой поверхностью геоида. Можно доказать, что эта поверхность замкнута, всюду выпукла, не имеет складок или каких-либо выделяющихся неровностей. В то же время она (как и отвес) чутко «реагирует» не только на тяготение Земли и центробежную силу, но и на любые аномалии силы тяжести, вызванные, скажем, неоднородностью земной коры (в частности, за­лежами полезных ископаемых).

Изучение формы геоида составляет главную задачу высшей гео­дезии. Эта задача состоит из двух частей: определения параметроэллипсоида, наиболее близкого к геоиду (рис. 6), и положения от­дельных точек геоида по отношению к эллипсоиду. Естественно, что в решении этих задач принимают участие и гравиметристы. Правда, гравиметрические методы позволяют определять только форму, но не размеры геоида. Вот почему сочетание геодезических и гравиметрических методов при изучении фигуры Земли совершенно необходимо.

Теоретически форму геоида можно представить следующим об­разом. В каждой точке Земли существует так называемый потенциал силы тяжести — величина, характеризующая интенсивность, «напря­женность» этой силы. Потенциал силы тяжести математически можно представить как сумму бесчисленного множества слагаемых, каждое из которых называется гармоникой. Чем больше слагаемых мы возьмем, тем точнее выразим потенциал силы тяжести, который и опре­деляет форму геоида. Отметим роль лишь самых важных гармоник.

Вторая гармоника отражает сплюснутость Земли — факт, уста­новленный еще Ньютоном. Зато в третьей гармонике есть нечто лю­бопытное — Земля отдаленно напоминает грушу. Соответствует ли этот теоретический вывод действительна

Как это ни удивительно, наша Земля на самом деле грушевидна, что отражается в движении ее искусственных спутников, вызывая изменение расстояния перигея их орбит от центра Земли. Судя по данным спутников, Северный полюс поднят относительно эллипсои­да примерно на 10 м, а Южный полюс опущен под эллипсоид на 30 м. В общей сложности «грушевидность» Земли характеризуется 40 метрами — величиной, конечно, небольшой, но тем не менее впол­не ощутимой.

Как уже говорилось, земной экватор представляет собой (во втором приближении) слабосжатый эллипс. На самом деле его фор­му также можно представить как сумму нескольких гармоник. Ина­че говоря, если учесть, что гравитационный потенциал зависит не только от широты, но и от долготы точки, в которой он вычисляется, то форма геоида очень сложная, заметно отличающаяся от сфероида.

На рис. 7 показаны превышения геоида над сфероидом (со сжа­тием 1 :298,3 и экваториальным радиусом 6378,165 км). Волнистость всхолмленного геоида здесь особенно наглядна. Обращают на себя внимание впадина глубиной 73 м в Южной Индии и возвышенность высотой 63 м вблизи Новой Гвинеи. Эта карта получена в 1965 г по 26 ООО наблюдений искусственных спутников Земли — ведь именно эти наблюдения позволяют определять параметры различных гармоник. Аналогичные карты получены по другим наблюдениям спутников. Правда, они отличаются от рис. 7 в деталях. Карта геоида, несомнен­но, отражает неоднородности земных недр.

Похожие статьи:

1. Принцип изостазии
2. НАПРЯЖЕНИЕ И ПОТЕНЦИАЛ
3. Развитие наших знаний о форме и размерах земли
4. Фигуры вращающихся тел
5. Земля и маятник